Investigasi Ferrofluid Dengan Bahan Besi dan Nikel Menggunakan Software Image J
Anas Muktar 1) , Gatut Rubiono 2)
1,2) Program Studi Teknik Mesin Universitas PGRI Banyuwangi, Jl. Ikan Tongkol 01 Banyuwangi email : anasmukhtar@unibabwi.ac.id

## Abstrak
Mikroplastik merupakan polutan baru yang saat ini menjadi masalah global yang mengkhawatirkan bagi lingkungan. Mikroplastik  adalah  partikel  plastik  dengan  ukuran  <5  mm.  Mikroplastik  dapat  berasal  dari  hasil  produksi  industri atau dari sampah plastik yang mengalami degradasi menjadi potongan-potongan kecil. Mikroplastik dapat bercampur dengan  air,  udara  dan  sangat  berbahaya  bagi  kesehatan  apabila  masuk  dalam  tubuh  manusia,  dapat  menyebabkan kanker dan gangguan sistem pernapasan. Salah satu cara untuk mereduksi kadar mikroplastik yang terdapat pada air adalah  ferrofluid.  Ferrofluid  merupakan  cairan  koloid  yang  terbuat  dari  dari  partikel  feromagnetik  nano  yang tersuspensi  dalam  cairan  pembawa,  biasanya  pelarut  organik  atau  air.  Dalam  penelitian  ini  akan  dikaji  tentang penggunaan  beberapa  jenis  logam  yang  digunakan  untuk  membuat  cairan  ferrofluid  yang  lebih  efisien  dalam menyerap mikroplastik dalam air. Sehingga penelitian ini nantinya akan menjadi referensi tambahan tentang ukuran partikel  serbuk  logam  untuk  aplikasi  ferrofluid  dalam  upaya  mengurangi  polusi  mikroplastik  domestik.  Penelitian dilakukan di laboratorium untuk uji Scanning Electron Microscope (SEM) dan Fourier Transform Infra Red (FTIR) untuk untuk mendapatkan data struktur senyawa atau gugus fungsi dari ferrofluid.
Kata Kunci : Mikroplastik, Ferrofluid, Magnet, Minyak.

## 1.  PENDAHULUAN
Masyarakat  Indonesia  dalam  kehidupan  sehari- hari  sepertinya  tidak  dapat  terlepas  dari  benda  yang terbuat  dari  plastik,  sehingga  menyebabkan  produksi sampah  plastik  Indonesia  tergolong  cukup  tinggi, yaitu 6,2 juta ton  pada tahun 2017, dan diperkirakan 620.000  ton  plastik  masuk  ke  perairan  Indonesia, sehingga menyebabkan Indonesia tercatat berkontribusi  terbesar  kedua  di  dunia  setelah  China untuk limbah plastik yang masuk ke laut [1]
Komposisi    sampah    yang    dihasilkan    dari aktivitas  manusia  adalah  sampah  organik  sebanyak 60-70%  dan  sisanya  adalah  sampah  non  organik 30-40%,  sementara  itu  dari  sampah  non  organik tersebut  komposisi  sampah  terbanyak  kedua  yaitu sebesar      14%      adalah      sampah      plastik.  Sampah plastik  yang  terbanyak  adalah  jenis  kantong  plastik atau  kantong  kresek  selain  plastik  kemasan  [2]. Produksi  sampah  di  Kabupaten  Banyuwangi  sangat besar.  Data  Dinas  Lingkungan  Hidup  (DLH) Banyuwangi  mencatat,  potensi  sampah  di  organik dan organik  di  Banyuwangi,  mencapai  1.245 ton per hari. Rincian dari total tersebut adalah sampah plastik 45%,  kertas  19%,  beling  4%,  logam  4  dan  sampah lain 28% [3].
Pada  umumnya,  proses  dekomposisi  plastik berlangsung  sangat  lambat  dan  memerlukan  waktu hingga  ratusan  tahun  agar  plastik  terdegradasi menjadi  mikroplastik  dan  nanoplastik  melalui berbagai  proses  fisik,  kimiawi,  maupun  biologis  [4]. Mikroplastik memiliki ukuran antara 0,3 mm sampai 5  mm  [5].  Mikroplastik  terbagi  menjadi  2  kategori yaitu ukuran besar (1-5 mm) dan kecil (<1 mm),  sedangkan  untuk  ukuran  (<300  μm)  disebut nanoplastik [6].
Mikroplastik  dilingkungan  terbentuk  akibat  dari paparan  sinar  matahari  yang  menyebabkan  proses fotooksidasi  sebagai  hasil  dari  absorbansi  panjang gelombang berenergi tinggi dari spektrum ultraviolet (UV)  oleh  polimer.  Setelah  degradasi  dimulai,  dapat dilanjutkan  melalui  reaksi  thermo  oksidatif  yang bergantung pada suhu tanpa paparan radiasi UV lebih lanjut,  selama  oksigen  tersedia  sehingga  membentuk mikroplastik [7].
Jenis  dari  mikroplastik  sangat  beragam  yakni fiber,  fragmen,  film  dan  granula  [8].  Mikroplastik memungkinkan  untuk  masuk  dalam  tubuh  biota  laut seperti  ikan  dan  bivalvia  dikarenakan  ukurannya yang sangat kecil, akibatnya polutan ini dapat masuk dalam  sistem  rantai  makanan  (aquatic  food  chain). Dengan  demikian  keberadaan  polutan  plastik  ini
dalam  seafood  yang  dikonsumsi  manusia  dapat memberikan  risiko  keamanan  pangan  yang  perlu dikaji lebih jauh [9].
Mikroplastik merupakan polutan yang berbahaya bagi  lingkungan  dan  manusia,  untuk  itu  diperlukan sebuah  penelitian  yang  bertujuan  untuk  mengkaji aplikasi  ferrofluid  dalam  upaya  mengurangi  polusi mikroplastik domestik.
Pemerintah kabupaten Banyuwangi sudah berupaya  mengurangi  sampah  plastik  dengan membangun  Tempat  Pengolahan  Sampah  Terpadu Reduce, Reuse, Recycle (TPST 3R) dengan kapasitas 84  ton  per  hari  di  Kecamatan  Songgon.  TPST  ini bertujuan  untuk  meningkatkan  kualitas  penanganan sampah  di  wilayah  Songgon  dan  empat  kecamatan lain  di  sekitarnya  itu  merupakan  kolaborasi Pemerintah Norwegia bersama Pemerintah kabupaten Banyuwangi.  Pemilihan    langsung  sampah  dari rumah  tangga  adalah  peran  dari  TPST  yang mewujudkan  pelaksanaan  program  Banyuwangi Hijau. Program ini merupakan kelanjutan dari Project STOP (Stop Ocean Plastics) yang sukses dilaksanakan  di  Kecamatan  Muncar  sejak  2018  oleh Non-Governmental  Organization  (NGO)  dunia  PT Systemiq Lestari Indonesia, yang didanai pemerintah Norwegia  dan  institusi  bisnis  Borealis  dari  Austria [10].
Polutan  mikroplastik  berasal  dari  industri  dan domestik. Upaya preventif diperlukan untuk mencegah  atau  mengurangi  polutan  ini  masuk  ke lingkungan  perairan.  Hal  ini  dapat  dilakukan  dengan mengembangkan  satu  metode  untuk  menangkap polutan  di  saluran  pembuangan  limbah  industri maupun  domestik.  Aplikasi  ferrofluid  berpotensi dapat  mengurangi  atau  mencegah  pencemaran mikroplastik di lingkungan.
Berbagai upaya telah dilakukan melalui penelitian  untuk  mengurangi  kadar  mikroplastik dalam  air  telah  dilakukan  dengan  meggunakan koagulan [11][12], elektrokoagulan [13], penggunaan koagulan  dan  ultrfiltrasi  [14],  instalasi  pegolahan  air limbah  [15], coagulation-flocculation-sedimentation (CFS)  menggunakan  tawas  [16],  menggunakan membran  [17],  separator  [18][19],  penggunaan  jenis minyak pada ferrofluid [20][21].
Efisiensi ferrofluid dapat ditingkatkan dengan  beberapa  cara  antara  lain  ;  dengan menggunakan beberapa jenis serbuk logam (magnetit);  penggunaan  jumlah  volume minyak sebagai cairan pembawa (viskositas); dan perbedaaan jenis  minyak  yang  digunakan  [21].  Efisiensi ferrofluid  berdasarkan  perbedaan  minyak  yang
a) b) a) b) a) b) a) b) a) b)
digunakan  dalam  menyerap  kandungan  mikroplastik dipengaruhi oleh kekentalan (viskositas) dari minyak yang  digunakan,  minyak  dengan  viskositas  lebih rendah  mempunyai  daya  serap  yang  tinggi,  begitu juga  sebaliknya  [22].  Penambahan  volume  minyak akan mengurangi efisiensi ferrofluid dalam menyerap mikroplastik  [23].  Penambahan  dosis  dari  serbuk logam pada ferrofluid akan mempengaruhi konduktivitas termal [24].
Hasil  kajian  di  atas  menunjukkan  bahwa  peran serbuk  logam  dan  minyak  adalah  penting  bagi efisiensi  dari  ferrofluid. Namun  belum meneliti pada jenis  logam,  ukuran  partikel  logam  yang  digunakan dengan komposisi penggunaan jenis minyak. Sehingga  penelitian  ini  nantinya  akan  menjadi referensi  tambahan  tentang  ukuran  partikel  serbuk logam  untuk  aplikasi  ferrofluid  dalam  upaya mengurangi polusi mikroplastik domestik.

## 2.  METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  ini    dilakukan  dengan  eksperimen menggunakan  ferrofluid dengan menggunakan bahan logam besi dan nikel. Hasil dari pengujian morfologi bahan  dari  besi  dan  nikel  menggunakan  mikroskop USB  kemudian  di  analisis  menggunakan  aplikasi ImageJ.

## Gambar 1. Skema penelitian

## 3.  HASIL DAN DISKUSI
Data hasil penelitian

## Serbuk Besi
a) b)
Gambar 1. Foto mikroskop USB, a) serbuk besi tanpa perlakuan magnet, b) serbuk besi dengan perlakuan magnet
Gambar 2. Foto berukuran 1 mm x 1 mm, a) serbuk besi tanpa perlakuan magnet, b) serbuk besi dengan perlakuan magnet
Gambar  4.  Surface  plot,  a)  serbuk  besi  tanpa perlakuan  magnet,  b)  serbuk  besi  dengan  perlakuan magnet

## Serbuk Nikel
Gambar 5. Foto mikroskop USB, a) serbuk nikel tanpa perlakuan magnet, b) serbuk nikel dengan perlakuan magnet
Gambar 6. Foto berukuran 1 mm x 1 mm, a) serbuk nikel tanpa perlakuan magnet, b) serbuk nikel dengan perlakuan magnet
Gambar 7. Surface plot, a) serbuk nikel tanpa perlakuan magnet, b) serbuk nikel dengan perlakuan magnet.
Hasil  pengujian  menunjukkan  bahwa  terdapat perbedaan dari kedua logam yaitu besi dan nikel jika dilihat  dengan  menggunakan  mikroskop  USB  pada morfologi permukaannya. Struktur pada besi cenderung  menyebar  ketika  terdapat  perlakuan magnet,  sedangkan  struktur  dari  nikel  cenderung lebih  menggumpal  (terkumpul)  ketika  mendapatkan perlakuan  magnet.  Hal  ini  disebabkan  oleh  struktur
kristal  besi  yang  berbentuk Body  Centered  Cubic (BCC)  [25],  sedangkan  pada  nikel  mempunyai struktur kristal Face Centered Cubic (FCC) [26].
Struktur  kristal  BCC  memiliki  satu  sel  utuh  di tengah  dan  8  sel  satuan  berada  di  tepi,  dan  1/8  atom terdapat  pada  tiap-tiap  sudut  sel  satuan  sehingga dalam satu sel satuan BCC terdapat 2 atom.
Berdasarkan  nilai  Atomic  Packing  Factor  (APF) dari struktur kristal BCC didapatkan 68% dan sisanya 32%  adalah  ruang  kosong.  Sedangkan  pada  struktur kristal  pada  FCC  terdapat  74%  dan  sisanya  26% adalah ruang kosong [26].

## Energi Anisotropi
Energi  anisotropi  yaitu  energi  yang  bergantung pada arah magnetisasi dan sumbu kristalografi. Energi tersebut  berasal  dari  interaksi  spin  orbit  dan bergantung  pada  arah  magnetisasi  terhadap  arah kristalografi.  Anisotropi  kristal  banyak  dimiliki  oleh bahan feromagnetik yang disebut sebagai magnetocrystaline  anisotropy .  Dalam  banyak  kasus, orientasi magnetisasi lebih cenderung sejajar sepanjang arah easy axis . Sumbu yang sejajar dengan sumbu  simetris  disebut easy  axis dimana  pada  arah sumbu ini bahan magnet mudah dimagnetisasi. Selain itu,  ada  juga  yang  disebut hard  axis yaitu  sumbu dimana  bahan  magnet  susah  untuk  dimagnetisasi, seringkali  diperlukan  suatu  energi  untuk  merubah vektor  dari easy  axis ke hard  axis .  Energi  yang dibutuhkan  untuk  mengarahkan  arah  momen  magnet menjauhi easy axis disebut magnetocrystalline energy atau energi anisotropi [27].
Berdasarkan  hal  tersebut  di  atas,  maka  diduga dengan menggunakan serbuk nikel sebagai bahan dari ferrofluid dapat menyerap mikroplastik yang terdapat pada  air  dengan  lebih  efektif  jika  dibandingkan dengan menggunakan besi, dikarenakan ruang kosong pada nikel berdasarkan struktur kristalnya yakni 26%.

## 4.  KESIMPULAN DAN SARAN

## Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  dilakukan  dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Terdapat  perbedaan  struktur  kristal  dari  besi dan  nikel,  hal  ini  dapat  diketahui  dengan analisis  permukaan  /  morfologi  dengan menggunakan  mikroskop  USB  yang  di analisis menggunakan aplikasi ImageJ.
2. struktur  BCC  pada  besi  memiliki  ruang kosong  yang  lebih  besar  dibandingkan dengan  struktur  FCC  yang  terdapat  pada nikel .

## Saran
Adapun  saran  yang  dapat  diberikan  berdasarkan hasil  penelitian  ini  adalah  penelitian    dapat dikembangkan  dengan  mengunakan  jenis  logam  lain baik ferromagnetik, paramagnetik atau diamagnetik.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Tim  penulis  mengucapkan  terima  kasih  kepada DRTPM  KEMENDIKBUDRISTEK  dalam  progran Penelitian  Dosen  Pemula  (PDP)  pendanaan  Tahun 2023  yang  telah  mendanai  kegiatan  penelitian  ini sehingga terlaksana dengan baik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]. Mahendradatta,  Meta,  Winiati  P.  Rahayu, Umar  Santoso,  Giyatmi,  Ardiansyah,  Dwi Larasati  Nur  Fibri,  Feri  Kusnandar  YW. Inovasi  Teknologi  Pangan  Menuju  Indonesia Emas, Indonesia: IPB Press; 2021.
[2]. Horie  Y,  Chervenak  RP,  Wolf  R,  Gerritsen ME,  Anderson  DC,  Komatsu  S,  et  al. Lymphocytes mediate TNF-alpha-induced
endothelial  cell  adhesion  molecule  expression: studies  on  SCID  and  RAG-1  mutant  mice.  J Immunol 1997;159:5053–62.
https://doi.org/10.4049/jimmunol.159.10.5053.
[3]. Sampah di Banyuwangi Capai 1 n.d.
[4]. Andrady  AL.  Microplastics  in  the  marine environment.  Mar  Pollut  Bull  2011;62:1596– 605.
https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2011.05.030
.
[5]. Munari  C,  Scoponi  M,  Mistri  M.  Plastic  debris in  the  Mediterranean  Sea:  Types,  occurrence and  distribution  along  Adriatic  shorelines. Waste Manag 2017;67:385–91. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2017.05.020.
[6]. Ayuningtyas WC,  Yona  D, S SHJ,  Iranawati  F. Kelimpahan  Mikroplastik  Pada  Perairan  Di Banyuurip,Gresik,Jawatimur 2019;3:1–5.
[7]. M.  Smodlaka  Tanković*,  V.  Stinga  Perusco,  J. Godrijan DMP,  Pfannkuchen M. Marine Plastic Debris  in  The  North-Eastern  Adriatic:  Book  of abstracts.  Mar.  Plast.  debris  north-eastern Adriat., 2015, p. 26.
[8]. Weinstein  JE,  Crocker  BK,  Gray  AD.  From macroplastic  to  microplastic:  Degradation  of high-density  polyethylene,  polypropylene,  and polystyrene  in  a  salt  marsh  habitat.  Environ Toxicol Chem
2016;35:1632–40.
https://doi.org/10.1002/etc.3432.
[9]. Bråte ILN, Eidsvoll DP, Steindal CC, Thomas K V.  Plastic  ingestion  by  Atlantic  cod  (Gadus morhua)  from  the  Norwegian  coast.  Mar  Pollut Bull
2016;112:105–10.
https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2016.08.034 [10]. Claessens  M,  Meester  S  De,  Landuyt  L  Van, Clerck  K  De,  Janssen  CR.  Occurrence  and distribution of microplastics in marine sediments  along  the  Belgian  coast.  Mar  Pollut Bull
2011;62:2199–204.
https://doi.org/10.1016/j.marpolbul.2011.06.030 [11]. Widianarko  B,  Hantoro  I.  Mikroplastik  dalam Seafood Seafood. 2018.
[12]. Pengolahan  sampah  di  Banyuwangi  mulai dibangun November tahun ini - ANTARA News Jawa Timur n.d.
[13]. Hatamie  A,  Parham  H,  Zargar  B,  Heidari  Z. Evaluating  magnetic  nano-ferrofluid  as  a  novel coagulant for surface water treatment. J Mol Liq 2016;219:694–702.
https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.04.020.
[14]. Ma  B,  Xue  W,  Ding  Y,  Hu  C,  Liu  H,  Qu  J. Removal  characteristics  of  microplastics  by  Fe- based coagulants during drinking water treatment.  J  Environ  Sci  (China)  2019;78:267– 75. https://doi.org/10.1016/j.jes.2018.10.006.
[15]. Rizkia  PN,  Hendrasarie  N.  Penurunan  Kadar Mikroplastik  Tipe  Serat  pada  Limbah  Laundry dengan  Metode  Elektrokoagulasi.  Serambi  Eng 2022;VII:3516–24.
[16]. Ma  B,  Xue  W,  Hu  C,  Liu  H,  Qu  J,  Li  L. Characteristics  of  microplastic  removal  via coagulation  and  ultrafiltration  during  drinking water treatment. Chem Eng J 2019;359:159–67. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.11.155.
[17]. Le  TMT,  Truong  TNS,  Nguyen  PD,  Le  QDT, Tran  QV,  Le  TT,  et  al.  Evaluation  of microplastic  removal  efficiency  of  wastewater- treatment  plants  in  a  developing  country,
Vietnam. Environ Technol Innov 2023;29:102994.
https://doi.org/10.1016/j.eti.2022.102994.
[18]. Xue  J,  Peldszus  S,  Van  Dyke  MI,  Huck  PM. Removal of polystyrene microplastic spheres by alum-based
coagulation-flocculation-
sedimentation  (CFS)  treatment  of  surface
waters. Chem Eng J 2021;422:130023. https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130023.
[19]. Pramanik  BK,  Pramanik  SK,  Monira  S. Understanding the fragmentation of microplastics  into  nano-plastics  and  removal  of nano/microplastics  from  wastewater  using membrane,  air  flotation  and  nano-ferrofluid processes. Chemosphere 2021;282:131053. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131 053.
[20]. Pita  F,  Castilho  A.  Separation  of  plastics  by froth  flotation.  The  role  of  size,  shape  and density  of  the  particles.  Waste  Manag 2017;60:91–9. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2016.07.041.
[21]. Pramanik BK, Roychand R, Monira S, Bhuiyan M,  Jegatheesan  V.  Fate  of  road-dust  associated microplastics  and  per-  and  polyfluorinated substances  in  stormwater.  Process  Saf  Environ Prot
2020;144:236–41.
https://doi.org/10.1016/j.psep.2020.07.020.
[22]. Martinez L, Bumjung K. Removal of Microplastics in Water using Oil-based Ferrofluid  solution  Luzangela  Martinez  and Bumjung  Kim  New  Jersey  City  University
2018:2018.
[23]. Hamzah S, Ying LY, Azmi AAAR, Razali NA, Hairom  NHH,  Mohamad  NA,  et  al.  Synthesis, characterisation and evaluation on the performance  of  ferrofluid  for  microplastic removal from synthetic and actual wastewater. J Environ Chem Eng 2021;9:105894. https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105894.
[24]. Ay  AN,  Zümreoglu-Karan  B,  Temel  A,  Mafra L.  Layered  double  hydroxides  with  interlayer borate anions:  A critical  evaluation  of synthesis methodology  and  pH-independent  orientations in  nano-galleries.  Appl  Clay  Sci  2011;51:308– 16. https://doi.org/10.1016/j.clay.2010.12.015.
[25]. Puri,  R.  K  dan  V.  K.  Babbar.  2001.  Solid  State Physsics and Elektronics. New Delhi:  S. Chand & Company LTD.
[26]. Callister,  W.  D.  dan  Rethwisch,  D.  G.  2009. Materials Science and Engineering An Introduction.  Eighth  Edition.  New  York:  John Wiley and Sons.
[27]. Mardona.  2012.  Dinamika  Domain  Wall  dan Efek  Anisotropi  Pada  Material  Feromagnet  Co Dan  Ni  Berbentuk  Nanowire.  Tesis.  Jakarta: Universitas Jakarta.